Способ определения нагрузок на подшипник качения

 

Изобретение относится к подшипниковой промышленности и может быть использовано для определения нагрузок на подшипники качения. Цель изобретения - повышение точности определения нагрузки на подшипник качения при наличии перекоса его внутреннего кольца. Измеряют амплитуды составляющих спектра деформаций наружного (невращающегося) кольца подшипника для четырех пар точек, равномерно расположенных по окружности. Сравнивая значения амплитуд в точках, расположенных в двух перпендикулярных плоскостях, выбирают для измерений плоскость с теми парами точек, для которых получены большие значения аплитуд. Для выбранных пар точек измерений определяют разности и суммы амплитуд составляющих спектра с частотой перекатывания шариков по невращающемуся кольцу. Величину и знак осевой силы определяют по величине и знаку суммы разностей амплитуд. Величину и знак момента пары сил при перекосе определяют по величине и знаку разности разностей амплитуд. Величину и знак радиальной невращающейся силы определяют по величине и знаку разности сумм амплитуд. Величину вращающейся радиальной силы определяют по сумме двух наибольших значений амплитуд составляющих спектра с частотой вращения второго кольца подшипника. 6 ил. СП с

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СО ЦИ АЛ И СТИЧ Е С К ИХ

РЕСПУБЛИК (si)s G 01 M 13/04

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР 1

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4646172/27 (22) 06,02,89 (46) 23.03,91. Бюл. N. 11 (71) Центральный научно-исследовательский автомобильный и автомоторный институт (72) B. Д. Васильков и В. Н. Москалев (53) 658.562,012.7(088,8) (56) Авторское свидетельство СССР

М 1278802, кл, G 01 М 13/04, 1986. (54) СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ НАГРУЗОК

НА ПОДШИПНИК КАЧЕНИЯ (57) Изобретение относится к подшипниковой промышленности и может быть использовано для определения нагрузок на подшипники качения. Цель изобретения— повышение точности определения нагрузки на подшипник качения при наличии перекоса его внутреннего кольца. Измеряют амплитуды составляющих спектра деформаций наружного (невращающегося) кольца подшипника для четырех пар точек, равномерИзобретение относится к подшипниковой промышленности и может быть использовано для определения нагрузок на подшипники качения, Целью изобретение является повышение точности определения нагрузок на подшипник качения при наличии перекоса его внутреннего кольца.

На фиг, 1-3 показан радиально-упорный шариковый подшипник с тензорезисторами, размещенными на цилиндрической поверхности наружного кольца; на фиг. 4 и

5 — примеры комбинирбванного нагружения подшипника силами различного направления: осевой, постоянно направленной ради... Ж,, 1636705 А1 но расположенных по окружности. Сравнивая значения амплитуд в точках, расположенных в двух перпендикулярных плоскостях, выбирают для измерений плоскость с теми парами точек, для которых получены большие значения аплитуд. Для выбранных пар точек измерений определяют разности и суммы амплитуд составляющих спектра с частотой перекатывания шариков по невращающемуся кольцу. Величину и знак осевой силы определяют по величине и знаку суммы разностей амплитуд.

Величину и знак момента пары.сил при перекосе определяют по величине и знаку разности разностей амплитуд, Величину и знак радиальной невращающейся силы определяют по величине и знаку разности сумм амплитуд. Величину вращающейся радиальной силы определяют по сумме двух наибольших значений амплитуд составляющих спектра с частотой вращения второго кольца подшипника, 6 ил. альной, моментом; на фиг. 6 — устройство для определения величины вращающейся радиальной силы Рг, величин и знаков осевой силы F, момента М,, постоянно направленной радиальной силы Fo, а также значения эквивалентной динамической нагрузки P u динамической грузоподъемности С.

Устройство для определение нагрузок на подшипник содержит две пары тензорезисторов 1, 2 и 3, 4, расположенные по обе стороны шариков 5 подшипника 6, закрепленные со смещением по разные стороны от плоскости центров шариков 5 на двух диаметрально прОтивоположных динамометриФ

1636705 ческих участках цилиндрической поверхности наружного кольца 7, Тензореэистор 1 соединен с усилителем

8. подключенным к анализатору 9 амплитудного спектра деформаций, включающему в себя фильтры 10 и 11, Тензорезистор 2 соединен с усилителем 12, подключенным к анализатору 9, включающему в себя фильтры 13 и 14, Тенэорезистор 3 соединен с усилителем 15, подключенным к анализатору 9, включающем в себя фильтры 16 и 17.

Тензорезистор 4 соединен с усилителем 18, подключенным к анализатору 9, включающим в себя фильтры 19 и 20.

Выход 21 усилителя 8 подключен к фильтрам 10 и 11. выход 22 усилителя 12 — к фильтрам 13 и 14; выход 23 усилителя 15 — к фильтрам 16 и 17, выход 24 усилителя 18 — к фильтрам 19 и 20.

Выходы 25 и 26 фильтров 11 и 14 анализатора 9 соединены с блоком 27 вычитания, а выходы 28 и 29 фильтров 17 и 20- с блоком

30 вычитания. Выходы-31 и 32 блоков 27 и

30 вычитания соединены с блоком 33 суммирования, выход которого 34 соединен с блоком 35 модуля, выходом 36 подключенными к регистрирующему прибору 37, пратарированному при нагружении подшипника известными осевыми силами F>, Выходы 31 и 32 блоков 27 и 30 вычитания соединены также с блоком 38 вычитания, выход 39 которого соединен с блоком

40 модуля, выходом 41 подключенным к регистрирующему прибору 42, протарированному при нагружении подшипника известной парой сил (моментом Щ, Выходы 25 и 26 фильтров 11 и 14 анализатора 9 соединены с блоком 43 суммирования, а выходы 28 и 29 фильтров 17 и 20 — с блоком 44 суммирования, Выходы 45 и 46 блоков 43 и 44 соединены с блоком 47 вычитания, выход 48 которого соединен с блоком 49 модуля, выходом 50 подключенным к прибору 51, протарированному при нагружении подшипника известными постоянно направленными радиальными силами F<, Выходы 52 — 55 фильтров 10, 13, 16 и 19 подключены к блоку 56 выделения двух наибольших значений, выход 57 которого соединен с блоком 58 модуля этих значений, выходом 59 подключенным к блоку 60 суммирования, выход 61.которого подключен к регистрирующему прибору 62, протарированному при нагружении подшипника известными вращающимися радиальными силами F .

Выходы 63 — 65 регистрирующих приборов 62, 51 и 42 соединены с сумматором 66, а выход 67 сумматора 66 и выход 68 регист5

30

55 рирующего прибора 37 соединены с умножителями 69 и 70, выходы 71 и 72 которых подключены к сумматору 73, соединенному выходом 74 с умножителем 75 на коэффициент долговечности. Выход 76 последнего соединен с блоком 77 сравнения с заданной динамической грузоподъемностью подшипника, причем выход 78 блока сравнения подключен к сигнализатору 79 остановки машины.

Выход 34 блока суммирования соединен с блоком 80 определения знака суммы разностей, выход 81 которого подключен к блоку 82 индикации знака направления силы, протарированному при нагружении подшипника осевыми силами известного направления.

Выход 39 блока вычитания соединен с блоком 83 определения знака разности

0 разностей, выход 84 которого подключен к блоку 85 индикации знака направления момента, протарированному при нагружении подшипника парой сил (моментом) известного направления.

5 Выход 48 блока вычитания соединен с блоком 86 определения знака разности сумм, выход 87 которого подключен к блоку

88 индикации знака направления радиальной силы, протарированному при нагружении подшипника радиальной силой известного направления.

В устройстве, наряду с двумя диаметрально противоположно закрепленными парами тенэорезисторов 1, 2 и 3, 4, центры которых находятся в плоскости А-А, также закреплены дополнительно две пары тензорезисторов 89, 90 и 91, 92, центры которых находятся в плоскости Б-Б, перпендикулярной плоскости А-А.

Способ осуществляют следующим образом.

При определении нагрузок на подшипник измеряют раздельно сигналы с тензорезисторов 1, 2 и 3, 4, которые представляют собой две пары диаметрально противоположных точек измерения в плоскости А-А, а также сигналы с тензорезисторов 89, 90 и

91, 92, представляющие две пары диаметрально противоположных точек измерения в перпендикулярной плоскости Б-Б. Укаэанные пары тензореэисторов поочередно подключает к измерительному устройству, Для дальнейших измерений выбирают две пары диаметрально противоположных точек измерения, где получены наибольшие значения амплитуд — в плоскости А-А, или в плоскости Б-Б,например тенэорезисторы 1, 2 и 3, 4. Сигналы с тензорезисторов 1, 2 и 3, 4 поступают соответственно на входы усилителей 8, 12, 15 и 18, затем из каждого

1636705 сигнала, получаемого на выходе каждого усилителя, выделяют с помощью фильтров

10, 13, 16 и 19 спектральные составляющие с частотой вращения вала подшипника и„ и по величине получаемой в сумматоре 60 5 суммы двух наибольших абсолютных значений амплитуд спектральных составляющих, выделяемых, например, фильтрами 10 и 16, сравниваемой с помощью регистрирующего прибора 62 с тарировочной величиной, 10 определяют величину вращающейся радиальной силы Fr, Из сигналов, получаемых на выходе каждого из усилителей 8, 12, 15 и 18, выделяют с помощью фильтров 11, 14, 17 и 20, 15 подключенных к тензорезисторам 1 — 4, соответственно амплитуды A1 — А4 спектральных составляющих с частотой прокатывания тел качения через динамометрический участок кольца ва,, каждая из которых представля- 20 ет собой сумму составляющих от осевой силы (Аа), постоянно направленной радиальной силы (Ао), пары сил — момента (Ам):

A1=Aa1+AO+AM1

А2=Аа2+Ао+Ам2

АЗ=Ааз+Ао+Амз

A4=Aa4 Ао+Ам4

Осевую силу определяют по разности: 30

h а= Аа1 Аа2= Ааз Аа4

npL4 этом Аа1=Ааз, Аа2=Аа4

Постоянно направленную радиальную 35 силу определяют по амплитудным составляющим:

Ао=А01=А02= — АОЗ= — AP4

Момент (пара сил) on ределяется по разности

Ьм = Ам1 Ам2= (Амз Ам4)

I при этом

Ам1=Ам4, Ам2=АмЗ.

При определении нагрузок на подшипник выделяют фильтрами 11, 14, 17 и 20 суммарные амплитуды А1, А2, Аз, А4 и затем определяют (с учетом знаков) попарно разность и сумму амплитуд h1 = A1 — A2 и

51=А1+А2 с помощью подключенных к выходам 25 и 26 фильтров 11 и 14 блоков 27 вычитания, и суммирования 43, а также раз- 55 ность и сумму амплитуд h2 = АЗ-А4 и

32=Аз+А4 с помощью т1одключенных к выходам 28 и 29 фильтров 17 и 20 блоков вычита ния 30 и суммирования 44.

Полученные в блоках 27 и 30 вычитания разности амплитуд суммируют затем в блоке 33 суммирования и по величине, полученной в нем (с учетом знаков) суммы разностей

ha= Л1 +, которую сравнивают в регистрирующем приборе с аналогичной величиной, полученной при тарировке известной осевой силой Fa определяют величину последней.

Полученные в блоках 27 и 30 разности амплитуд вычитают в блоке 38 и по величине полученной в нем разности разностей

Лм =h1 — h2, которую сравнивают в регистрирующем приборе 42 с аналогичной величиной, полученной при тарировке известным моментом (парой сил) Мо, определяют величину момента, а также величину приведенной радиальной составляющей

FM силы на наружное кольцо подшипника при нагружении моментом, Полученные в блоках 43 и 44 сложения суммы амплитуд вычитают в блоке 47 и по разности S =S1 — S2, которую сравнивают в регистрирующем приборе 51 с аналогичной величиной, получаемой при тарировке известной постоянно направленной радиальной силой Го. определяют величину последней, По знакам полученных разностей и сумм, определяемым с помощью блоков 80, 83 и 86 а также блоков 82, 85 и 88 индикации, протарированных при нагружении подшипника силами известного направления — осевой, моментом, радиальной, устанавливают направление действия (знак) этих сил.

Полученные на выходах 63-65 блоков

62, 51 и 42 сигналы, соответствующие значениям радиальных нагрузок Fr (вращающейся), Fo (постоянно направленной), F (при действии момента), поступают на вход сумматора 66, а полученная на его выходе величина суммарной радиальной нагрузки умножается в блоке 69 на коэффициент радиальной нагрузки. Полученная на выходе

68 блока 37 величина осевой нагрузки Fa умножается в блоке 70 на коэффициент осевой нагрузки. С выходов 71 и 72 блоков 69 и

70 сигналы, соответствующие значениям нагрузок, поступают на сумматор 73 и полученное на его выходе значение эквивалентной динамической нагрузки P умножаются в блокр 75 на коэффициент долговечности L . На выходе блока 75 получают значение динамической грузоподъемности, которое сравнивают в блоке 77 с заданным для дайного подшипника значением и в случае превышения заданного значения срабатывает сигнализатор 79 остановки машины, 1636705

Таким образом, способ позволяет повысить точность определения нагрузок на подшипник качения.

Формула изобретения 5

Способ определения нагрузок на подшипник качения, заключающийся в том, что измеряют амплитуды составляющих спектра деформаций в точках, расположенных в 10 зоне торцов невращающегося кольца подшипника, на частотах вращения второго кольца и на частотах перекатывания шариков по невращающемуся кольцу при действии на подшипник осевой и радиальных сил, 15 пары сил при перекосе колец подшипника, отличающийся тем, что, с целью повышения точности определения нагрузки на подшипник при перекосе его внутреннего кольца, измеряют амплитуды спектра де- 20 формаций для четырех пар точек, равномерно расположенных по окружности невращающегося кольца, сравнивают значения амплитуд в точках в двух перпендикулярных плоскостях и выбирают для измерений пары точек в плоскости, где получены большие значения амплитуд, после чего определяют разности и суммы амплитуд составляющих спектра с частотой перекатывания шариков по невращающемуся кольцу для диаметрально противоположных пар точек и по величине и знаку суммы разностей амплитуд определяют величину и знак осевой силы, по величине и знаку разности разностей амплитуд определяют величину и знак момента пары сил при перекосе колец подшипника, по величине и знаку разности сумм амплитуд определяют величину и знак радиальной невращающейся силы, а величину вращающейся радиаль- ной силы определяют по сумме двух наибольших значений амплитуд составляющих спектра с частотой вращения второго кольца, 1636705

F

g 70 g